3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.4. Equipamentos de completação de poço
Em seguida, serão descritos os principais equipamentos de completação de poços para ajudar no entendimento das operações.
Alojador (housing): componentes dos sistemas submarinos de cabeça de poço, constitui-se
de um dispositivo tubular dotado de paredes, geralmente mais espessas que os tubos de revestimentos, com um perfil externo que permite o acoplamento de outros equipamentos.
Internamente, tem perfil próprio para o assentamento de revestimento ou outro alojador. (FERNÁNDEZ et al., 2009).
Alojador de Alta Pressão (high-pressure housing): dispositivo soldado ao revestimento de
superfície, sendo assentado e travado no interior do alojador de baixa pressão. Possui funções de sustentar o revestimento de superfície e servir de sede para os suspensores de revestimentos a serem descidos posteriormente. Possibilita o acoplamento do BOP ou da BAP. (FERNÁNDEZ et al., 2009).
Arame (Slick line): arame especial bastante resistente, usado para operações dentro do poço
Árvore de Natal Molhada (ANM): composta por um arranjo de válvulas, spools, medidores
de pressão e chokes equipando a cabeça do poço, permite o controle da produção. Apresentam variedade de configurações dependendo das condições de pressão e temperatura a que serão submetidas e de acordo com o tipo de completação, sendo simples ou múltipla (SCHLUMBERGER, 1998).
Base Adaptadora de Produção (Production Adapter Base – BAP): este equipamento foi
desenvolvido para ser instalado e travado no alojador do Sistema de cabeça de poço submarino (SCPS) através de um conector, promovendo a vedação metálica para selar o anular entre a coluna de produção e o revestimento. Permite a instalação do BOP, do TH e da Árvore de Natal Molhada (ANM), além de receber os hubs de conexão das linhas de produção e de controle (FERNÁNDEZ et al., 2009).
Bucha de Desgaste (Wear Bushing – WB): a bucha de desgaste é utilizada para proteger
outros equipamentos durante operações de perfuração e completação. Pode ser instalada na cabeça do poço e no último revestimento suspenso, protegendo a superfície interna dos mesmos (IADC).
Cabo Elétrico (Wireline – WL): cabo trançado de um número de fios isolados no seu
interior, fornece energia elétrica aos dispositivos descidos no poço, permitindo o acionamento e a transmissão de dados sobre as condições do poço para a superfície.
Capa da Árvore de Natal (Tree cap - TC): o Tree cap é o último componente a ser instalado
na árvore de natal e tem a função de fornecer o acesso de serviço e monitoramento à árvore (KINGSA).
Capa de Corrosão (Corrosion cap): é uma capa instalada acima da cabeça da árvore de natal
para protegê-la da contaminação por detritos, vida marinha e da corrosão durante o abandono temporário do poço (IADC).
Cauda de Produção: a cauda permite que em futuras intervenções a parte superior da coluna
de produção seja removida, mantendo isolados os intervalos canhoneados abaixo da cauda. A cauda é composta pelos equipamentos abaixo da junta telescópica (THOMAS, 2004).
Coluna de Produção (COP): a coluna de produção é composta por tubos metálicos e outros
componentes. A coluna de produção escolhida deve ser compatível com a geometria do poço e com as características dos fluidos produzidos pelo reservatório (SCHLUMBERGER, 1998). Suas principais funções são:
Conduzir os fluidos até a superfície, protegendo o revestimento de fluidos agressivos e pressões elevadas;
Permitir instalação de diversos equipamentos;
Possibilitar a circulação de fluidos para o amortecimento do poço.
Coluna de Trabalho: tubulação composta por vários tubos interconectados, utilizada para
realizar qualquer trabalho no poço para operações de intervenção com sonda (FERNÁNDEZ et al., 2009).
Composição de Fundo (Bottom Hole Assembly - BHA): também chamado de Conjunto de
Fundo de Poço, é o conjunto de equipamentos na extremidade inferior da coluna de perfuração: broca, alargadores, estabilizadores, motor de perfuração, jar, subs, comandos e tubos pesados de perfuração (FERNÁNDEZ et al., 2009).
Ferramenta de Jateamento (FEJAT): aparato para jatear hidraulicamente a cabeça de poço.
A ferramenta é projetada para limpar e preparar a cabeça de poço submarina antes da descida de coluna e também para limpar risers, BOPs, área de cabeça de poço e suspensores de coluna. (FERNÁNDEZ et al., 2009).
Flexitubo (Coiled Tubing - CT): mangueira de aço de trecho contínuo e de pequeno diâmetro
transportada em carretéis, é utilizado para realizar várias operações de completação, intervenção de poço e também na limpeza dos risers de produção (FERNÁNDEZ et al., 2009).
Fluido de Completação: são os fluidos utilizados nos poços revestidos para efetuar os
trabalhos de completação, workover e limpeza dos mesmos em condição de segurança e sem danificar a formação. Possui quase as mesmas funções que o fluido de perfuração, porém é isento de sólidos, deve ser compatível com a formação, não deve danificar a formação e não deve ser corrosivo, além de fornecer pressão hidrostática impedindo a migração do fluido da formação para o poço.
Junta Telescópica - Tubing Seal Receptacle (TSR): é um equipamento usado para absorver
a expansão ou contração da coluna de produção, causada pelas variações de temperatura sofridas quando da produção ou injeção de fluidos. Permite também a retirada da coluna sem haver necessidade de retirar o Packer e a cauda. (THOMAS, 2004)
Mandril de Gas lift (MGL) e Válvula de gas lift (VGL): as VGL ficam alojadas dentro dos
MGL, que são instalados ao longo da coluna de produção. O conjunto MGL e VGL é usado para comunicar o anular ao interior da coluna de produção. Esta comunicação permite troca dos fluidos, de maneira que a densidade dos fluidos no interior da coluna seja reduzida, retirando o fluido de amortecimento ou facilitando a produção.
A VGL só permite o fluxo do anular para coluna. A VGL opera utilizando uma esfera que veda a sua sede e uma mola que tende a manter a válvula fechada. Os mandris podem ser convencionais, sendo que neste caso as VGL são instaladas assim que a coluna é descida no poço e as intervenções necessitam da retirada da coluna. O outro tipo de mandril permite a instalação das VGLs e sua manutenção por operações por arame (SANTAREM, 2009).
Módulo de Conexão Vertical (MCV): Existem três tipos de MCVs, sendo eles: produção,
anular e umbilical. A MCV-P permite a continuidade das linhas flexíveis de produção de óleo com a Unidade Estacionária de Produção (UEP). A MCV-A permite a continuidade das linhas flexíveis da linha anular com a UEP. A MCV-U permite a continuidade das linhas hidráulicas
e elétricas de controle da ANM com a UEP. Sua função é similar à do Mandril das Linhas de Fluxo (MLF) usado em conexão vertical direta.
Obturador (Packer): o uso dos Packers no interior dos poços permite o isolamento entre o
revestimento e o tubing. Outras funções do Packer são proteger o revestimento de corrosão e separar zonas produtoras. São classificados pela sua aplicação, método de instalação e se são permanentes ou recuperáveis (SCHLUMBERGER, 1998):
Permanentes
Só podem ser removidos do poço quando perfurados ou cortados. Normalmente oferecem maior resistência à pressão e temperatura. Seu diâmetro externo é geralmente menor, oferecendo mais espaço entre a ferramenta e o revestimento. Podem ser instalados utilizando
wireline, arame, coiled tubing e drill pipe (BAKER, 2012).
Recuperáveis
Podem ser removidos e reutilizados, e por essa razão normalmente custam mais caro que
Packers permanentes. Podem ser instalados utilizando wireline, hidraulicamente,
hidrostaticamente e mecanicamente (HALLIBURTON).
Perfil de Assentamento (Nipple): os nipples ou perfis de assentamento são subs que possuem
uma área polida para vedação e uma sede de travamento. Sua função é alojar plugs, standing
valves, registradores de pressão e chokes. Podem ser instalados em qualquer ponto da coluna.
Existem dois tipos principais de nipples: “R” (não seletivo), que possui um batente (no-go) na parte inferior com diâmetro interno menor que o diâmetro interno da área polida; e o “F” (seletivo), onde a própria área selante serve de batente localizador, podendo se instalar vários
nipples seletivos do mesmo tamanho numa mesma coluna. (GARCIA, 1997)
Preventor de Erupções (Blowout preventer - BOP): consiste de BOP anular e de gavetas, e
possui como função básica permitir fechar a seção do poço, selar o anular entre os tubos e o poço e/ou cortar os tubos. Possui também outras aplicações, tais como:
Operações de “Controle de Poço” na ocorrência de um kick; Isolar o ambiente poço do ambiente mar;
Possibilitar desconexão entre o Lower Marine Riser Package (LMRP) e a coluna de
Possibilitar circulação através das linhas auxiliares e o retorno do fluido de perfuração ou completação;
Permitir o controle do poço quando ocorrer a perda da primeira barreira de segurança, fechando-o com ou sem coluna em seu interior;
Viabilizar a execução de diversos tipos de operações e testes no âmbito da engenharia de poços: testes de estanqueidade, absorção, formação, injetividade, produção, medições para balanceio de ferramentas ou colunas, orientação de suspensores de tubulação, ponto fixo de referência, etc.
O sistema de controle do BOP opera através de dois pods funcionalmente idênticos: Pod amarelo e Pod azul, sendo que um deles trabalha em stand by, garantindo maior confiabilidade ao sistema devido à redundância. Também possui um pod acústico como contingência. Basicamente, as partes móveis de cada BOP são operadas hidraulicamente através de acumuladores hidráulicos, mas existem diferentes tipos de controle entre o pod e a sonda: pilotado hidraulicamente, hidráulico pilotado pré-pressurizado, eletro-hidráulico, multiplexado e back-up acústico.
Riser de Completação: Dispositivo utilizado nas operações de completação, que tem como
finalidade iniciar ou garantir a produção de um poço, equipando-o para produzir óleo ou gás. Apresenta geometria vertical e pode ser flexível ou rígido. (FERNÁNDEZ et al., 2009).
Running Tool (RT): são ferramentas usadas para permitir a instalação e retirada dos
seguintes equipamentos: ANM e Tree cap (Tree Running tool - TRT), TH (Tubing Hanger
Running tool - THRT), BAP (Ferramenta de Instalação da BAP - FIBAP) e BOP (Ferramenta
de Instalação do BOP - FIBOP).
Sapata Guia ou Sapata de Revestimento (Casing shoe): a parte inferior da coluna de
revestimento, incluindo o cimento ao seu redor, ou o equipamento que corre na parte inferior do revestimento (SCHLUMBERGER, 1998).
Sensor Permanente de Fundo - Permanent Downhole Gauge (PDG): estes instrumentos
são utilizados para monitorar mudanças de pressão, temperatura, vazão, acústica e sísmica. Os sensores podem ser eletrônicos ou óticos (WEATHERFORD).
Os dados obtidos no poço são transmitidos em tempo real para a superfície, auxiliando na identificação e prevenção de problemas no poço. São equipamentos de fácil instalação,
podendo ser instalados por cabo elétrico e capazes de operar em condições de alta pressão e temperatura.
Alguns medidores de vazão óticos não apresentam restrições ao fluxo e também podem trabalhar com fluidos mono e multifásicos. Podem ser instalados sem restrições de diâmetro de tubulação e também em poços injetores ou produtores.
Sistema de Cabeça de Poço Submarino (SCPS) - Subsea wellhead subsea housing: cabeça
de poço com completação submarina, na qual são instalados suspensores de revestimentos, suspensor de coluna de produção e elementos de vedação. Tem perfil externo padronizado para travar e vedar o BOP e a ANM (FERNÁNDEZ et al., 2009).
Sub de Pressurização (Shear-out): É um equipamento instalado na extremidade inferior da
coluna de produção que permite o tamponamento temporário desta. Possui três sedes, duas superiores que são vedadas com o lançamento de esferas de diâmetros diferentes, e a inferior tamponada. A sede tamponada é utilizada para o assentamento de packers, cujo mecanismo de assentamento demanda pressão. Ao se pressurizar a coluna, a força atuante na sede faz com que os parafusos cisalhem, caindo a sede no fundo do poço e liberando a passagem pela coluna (THOMAS, 2004).
Suspensor de Coluna (Tubing Hangers – TH): é instalado no topo da coluna de produção,
utilizado para suspender a coluna de produção através da cabeça do poço. O tubing hanger deve garantir isolamento hidráulico entre a coluna de produção e o anular (Schlumberger, 1998). São instalados através do BOP e assentados no topo da cabeça da coluna de produção. Podem ser simples ou duplos nos casos de poços com completação múltipla (FMC).
Tampão Mecânico (Bridge plug - BP): são equipamentos instalados no poço para isolar a
parte inferior do mesmo. Podem ser permanentes ou recuperáveis, permitindo isolar a parte inferior do poço permanentemente para impedir a produção ou temporariamente para realizar tratamentos na parte superior do plug (SCHLUMBERGER, 1998). O método de instalação varia de acordo com cada equipamento e fabricante.
Permanentes
Podem ser instalados por wireline, arame, coiled tubing e mecanicamente (Halliburton). Recuperáveis
Podem ser instalados por arame, coiled tubing, wireline. A desinstalação também depende do equipamento, podendo utilizar equipamentos de pescaria e rotação de coluna (Halliburton).
Tree Manifold: Fornece o ponto de junção para todas as funções de controle hidráulico e
interfaces com a Tree Cap durante a produção e com uma running tool durante a instalação da árvore e reentrada no poço para intervenção.
Tubo de Perfuração (Drill pipe): conduíte de aço tubular equipado com roscas especiais nas
extremidades chamadas juntas de ferramenta. O drillipe conecta o equipamento de superfície com o conjunto do fundo do poço e a broca, tanto para bombear o fluido de perfuração para a broca como para ser capaz de elevar, abaixar e girar o BHA e a broca. (SCHLUMBERGER, 1998).
Umbilical de Controle: umbilical instalado entre o BOP e a ANM para controle eletrônico
ou hidráulico de válvulas, bombas e compressores localizados no leito marinho (FERNÁNDEZ et al., 2009).
Unidade Selante: é o equipamento descido na extremidade da coluna que pode ser apoiado
ou travado no Packer permanente, promovendo a vedação na área polida do Packer. Divide- se em três tipos principais: âncora, trava e batente (THOMAS, 2004).
Válvula de Pé (Standing Valve - STV): são válvulas utilizadas para impedir o fluxo
descendente dos fluidos dentro da coluna. Geralmente são instaladas e retiradas por operações com arame e alojadas em nipples localizados na coluna (SCHLUMBERGER, 1998). Caso a pressão da formação seja maior que a pressão na coluna, ocorrerá fluxo do reservatório para a coluna através da standing valve.
Válvula de Segurança de Subsuperfície controlada na superfície (Surface Control
Subsurface Safety Valve - SCSSV): são válvulas de segurança controladas pela superfície
que operam em subsuperfície, através de uma linha de controle conectada à válvula que percorre a parte externa do tubing. Para que a válvula permaneça aberta, a linha de controle deve permanecer pressurizada, enquanto que para fechar a válvula é necessário interromper a pressurização da linha através do controle na plataforma (SCHLUMBERGER, 1998).
3.5. Interdependências
O termo “Interdependência” é o simples fato de um ato ou unidade organizacional ser dependente de outro dentro de um processo. O conjunto de ações interdependentes que se interagem é denominado sistema. A interdependência possui, como característica, diferentes níveis de intensidade de dependência entre as unidades organizacionais. Uma interdependência baixa significa que as unidades organizacionais podem executar seu trabalho independentemente umas das outras e têm pouca necessidade de integração. A interdependência relativamente alta implica que as unidades organizacionais necessitam constantemente intercambiar recursos e informações. Segundo DAFT (1999), a interdependência pode ser classificada em três tipos de modelos:
Agrupada: dentre todos os tipos, este é o que possui a interdependência mais fraca entre as
unidades organizacionais, pois trabalha de modo mais independente, necessitando pouca comunicação entre elas. Um exemplo deste modelo são as agências bancárias, pois uma agência de uma região não precisa se comunicar com uma agência de outra região. A conexão entre as agências consiste no compartilhamento de recursos de um fundo comum, e o sucesso de cada uma contribui para o sucesso da organização.
Sequencial: quando a interdependência ocorre em série, com a produção de uma unidade
organizacional servindo de entrada para outra, a mesma é denominada sequencial. A primeira unidade organizacional deve realizar sua atividade corretamente para que a segunda também possa fazer o mesmo. Além disso, é necessária alguma comunicação entre as unidades organizacionais devido a exceções que possam ocorrer. A interdependência deste modelo é maior que a do modelo agrupado, pois as unidades organizacionais trocam recursos e informações, criando uma dependência maior entre elas. A programação e o planejamento da organização dos recursos num modelo de interdependência sequencial são essenciais para operações eficientes. Um exemplo de interdependência sequencial é uma linha de montagem.
Recíproca: a interdependência recíproca é semelhante à interdependência sequencial, em que
a saída de um departamento se torna a entrada do outro, porém com o fato de que essa sequência na verdade é cíclica. Neste tipo de modelo, as unidades organizacionais são as que possuem uma interação mais forte. Por exemplo, os hospitais fornecem serviços coordenados
aos pacientes. Um paciente pode ser movimentado do setor de radiografias para a cirurgia; da cirurgia para a terapia física e da terapia física para onde for necessário a fim de ser tratado.
Dentro da engenharia de poço, destaca-se o Dual Activity, que é um sistema que reduz o tempo de operação ao permitir que atividades sejam realizadas em paralelo – diferente da forma sequencial - já que a sonda possui duas torres e, consequentemente, duas mesas rotativas. A sua principal vantagem é a redução do tempo não produtivo. O sistema dual
activity ganha tempo na descida e subida de equipamentos para realizar as operações, mas é
impossível a execução simultânea de operações dentro do poço. Por isso, ainda assim podemos considerar que a saída de uma operação é a entrada da operação seguinte, sendo que cada operação deve respeitar as condições necessárias das operações conseguintes, similar a uma linha de montagem; neste caso, o processo é a construção e a instalação de equipamentos no poço e as unidades organizacionais são as operações. Deste modo, o planejamento de uma sequência operacional na engenharia de poço pode ser descrito pelo modelo de interdependências sequencial.